酵母菌及相关习题

1、酵母菌及相关习题第23卷第7期20o7年中学生物学middleschoolbiologyvo1.23no.720o7文件编号:10037586(2007)07002804酵母菌及相关习题岳建光(甘肃省张掖市第三中学734000)酵母菌是中学生物教材中的一种代表生物,许多试题常以酵母菌为素材进行编织.本文拟从以下方面对酵母菌有关内容进行简要概述.1酵母菌的形态结构酵母菌形态很不规则,每种酵母菌细胞都有其一定的大小和形态,常有球形,卵圆形,圆柱形,藕节形等.酵母菌有典型的真核细胞结构,即细胞壁(其成分为葡聚糖和甘露聚糖),细胞膜,细胞质和细胞核.酵母菌细胞核与细胞质有明显的分化,个体直径比细菌大几

2、倍到几十倍.在成熟的酵母菌细胞中,有一个大型的液泡.其内含有一些水解酶等物质.酵母菌无鞭毛,是不能游动的单细胞真核微生物.2酵母菌的菌落大多数酵母菌在平板培养基上形成的菌落特征与细菌相似,但比细菌菌落较大而厚,湿润,光滑,质地均匀,颜色均一(颜色较单调,多为乳白色,少有红色,偶有黑色).菌落的色泽,质地,表面和边缘形状等特征是鉴定酵母菌菌种的重要依据.有的种类单个细胞能互相连接在一起形成假菌丝体,也有极个别的种类能形成真菌丝体.3酵母菌的代谢类型及生态地位按同化作用分类,酵母菌属于异养型微生物,它们的碳源主要来自有机物(如淀粉,糖类,纤维素,有机酸等),有机物对酵母菌来说,既是碳源也是能源.按

3、异化作用分类,属于兼性厌氧型微生物.多数酵母菌的生态地位为分解者(营腐生生活),引起水果腐烂的是酵母菌,也有少数酵母菌的生态地位为消费者(营寄生生活).可寄生在人体及动,植物体内,是病原菌.4酵母菌的呼吸作用.酵母菌在有氧条件下,进行有氧呼吸,将糖类物质彻底氧化分解成co和h0,并释放大量能量,供本身生命活动所需,并繁殖大量细胞;在无氧的条件下,酵母菌进行无氧呼吸(酒精发酵),它将98%99%的糖发酵生成乙醇和二氧化碳,剩余1%-2%的糖被自身细胞所利用.反应式如下:;有氧呼吸:c6h1206+602+6h2of_一6co2+12h2o+能量;无氧呼吸:c6h1206_生2c2h5oh+2co

4、2+能量酵母菌的有氧呼吸过程比发酵过程产生的能量多.利用等量能源物质,酵母菌在有氧环境中得到的细胞产量,比缺氧时高得多,也就是说,在向发酵的酵母菌悬液通气的情况下,酵母菌繁殖迅速,发酵减慢,乙醇的生产停止,这就是氧对发酵的抑制作用.这种现象首先是由巴斯德观察到的,所以也称为巴斯德效应.当人们要想得到大量的酵母菌菌体时,就应当进行通气培养;若利用它们产生酒精,啤酒时,就要采取隔绝或排除氧气的措施.5酵母菌的生殖方式出芽生殖是酵母菌最常见的无性繁殖方式.出芽生殖发生在细胞壁的预定点上,此点被称为芽痕,每个酵母细胞有一至多个芽痕.成熟的酵母细胞在芽痕位置长出芽体,芽体比母细胞小得多,母细胞的细胞核分

5、裂成2个子核.1个随母细胞的细胞质进入芽体,当芽体接近母细胞大小时,自母细胞脱落成为新个体,如此继续出芽.如果酵母菌生长旺盛,在芽体尚未自母细胞脱落前,即可在芽体上又长出新的芽体,样子很像盆栽仙人掌的出芽生长,最后形成假菌丝状.分裂生殖是少数酵母菌进行的无性繁殖方式,类似于细菌的裂殖,其过程是细胞延长,核分裂为二,细胞中央出现隔膜,将细胞横分为2个具有单核的子细胞.酵母菌的有性繁殖为孢子生殖.在环境条件恶劣时,2个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起,随即相互接触,融合,形成一个通道,2个细胞核在此通道内结合,形成二倍体细胞核,然后进行减数分裂,形成4或8个核.以核为中心的原生质浓缩变大

6、形成孢子.原来的结合子叫做子囊,其内的孢子叫做子囊孢子.很多酵母菌的二倍体细胞可以进行多代的营养生长繁殖,因而在酵母菌生活周期中.存在着单倍体细胞和二倍体细胞2种类型,都可以独立生活.二倍体酵母菌细胞个体大,生活力强,故发酵工业常利用二倍体酵母菌进行生产.有人把进行有性繁殖的酵母菌称为真酵母,把进行无性繁殖的酵母菌称为假酵母.6酵母菌与人类生活和生产的关系及应用前景自然界中几乎到处都有酵母菌,已发现的达数百多种,绝大多数都是人类的好朋友.酵母菌可以把果汁或麦芽汁中的糖类(葡萄糖)在缺氧的情况下,分解成酒精和二氧化碳,使糖变成酒;酵母菌还能使面粉中游离的糖类发酵,产生二氧化碳气体,在蒸煮面粉过程

7、中,二氧化碳受热膨胀,又使馒头变得松软多孔.酵母菌细胞里含有一半以上的蛋白质和丰富的维生素,矿物质和核酸等.酵母菌的蛋白质中含有人类所必需的氨基酸,因此可以选择性的将它做成高级营养品添加到食品中,这在解决当代粮食短缺问题上将做出巨大贡献.家禽,家畜吃了用酵母菌发酵的饲料,不但肉长得快,而且抗病力和成活率都会提高.随着生物技术的发展以及转基因产品的不断应用,用发酵工程可大量提取酵母菌及其体内的辅酶a,细胞色素c,凝血质,卵磷脂和多种氨基酸等贵重药物,酵母菌在此领域还会有很大的发展空问.生产出更多种类的人类必需品.近几年来酵母菌在石油脱蜡,酶制剂和发酵饲料等方面的应用也有了新的进展.7酵母菌适宜的

8、生存条件酵母菌在自然界中分布很广,尤其喜欢生长在偏酸性且含糖较多的环境中.例如在水果,蔬菜,花蜜的表面和在果园土壤中最为常见.它们既怕过冷又怕过热,所以市场上出售的鲜酵母一般要保存在1o25之间.酵母菌发酵的时候,加入少量的盐,对它有帮助,因为酵母菌繁殖的时候需要矿物质作为它的营养,但高浓度的盐反而使酵母菌由于质壁分离而死亡,无法进行发酵.酵母菌适合生长的温度大约为2o35,温度太低发酵很慢,温度太高(如6o以上),酵母菌可能已经死亡,无法发酵.酵母菌发酵的时候喜欢中性或微酸性(ph=5.06.0)环境,不喜欢碱性环境.酵母菌对高浓度的盐,碱和酒精都无法忍受而死亡,但在高浓度的糖或醋中却都能存

9、活下去.酵母菌发酵的时候,ph最后都小于7.酵母菌对蛋白质和脂肪无发酵作用.8酵母菌与基因工程基因工程中常用的运载体(质粒)不仅存在于细菌中,在酵母菌中也有.酵母菌也可用于基因工程的受体细胞,但要用cac1处理其细胞壁,以增加其通透性.酵母菌的基因结构也符合真核生物基因的共性,即非编码区与编码区,编码区又分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子部分9部分精选练习题例析1.现有一瓶葡萄糖液,内置有适量的酵母菌,经测定瓶中放出的co的体积与0的体积比为5:4,这是因为(假设2种呼吸作用的速率相等)()a.有1/5的酵母菌在进行有氧呼吸一b.有4/5的酵母菌在进行有氧呼吸c.有4/7的酵母菌

10、在进行有氧呼吸d.有3/7的酵母菌在进行有氧呼吸解析:瓶中放出的co:的体积比吸收的o体积多,说明酵母菌既进行有氧呼吸,.又进行无氧呼吸.由于2种呼吸作用的速率相等,因此酵母菌在进行2种呼吸时,单位时问内分解的葡萄糖的量应相等.假设有比例为x的酵母菌进行有氧呼吸,根据有氧呼吸的反应式,得出消耗0为6x,生成co:为6x,有比例为(1一x)的酵母菌进行无氧呼吸,根据无氧呼吸的反应式,得出生成co为2(1一x),依据题意得:2(1一x)+6x:6x-5:4,得x=4/7,即有4/7的酵母菌进行有氧呼吸.2.将10ml酵母菌放在适宜的温度条件下培养.并于不同时问内等量均匀取样4次,分别测定样品中酵母

11、菌的数量和ph,结果如表1所示,请分析回答:表1实验结果记录表样品酵母菌数量(个/10ml)pi4ll2104.828205.43l2103.7l4l0005.0(1)(2)表中样品的取样先后顺序是.对酵母菌而言,10ml该培养液的环境负荷量为.(3)若第五次均匀取样时,样品中的酵母菌数量为760个/10ml,导致这一结果的原因是一lj解析:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生二氧化碳,随着反应的进行,二氧化碳使溶液的ph逐渐降低,因此根据ph的变化可以确定取样的顺序为2,4,1,3.在4次取样中酵母菌的数量先增后减,以1210个为最大值,因此10ml该培养液对酵母菌的环境负荷量为1210个.随着

12、发酵的进行,培养液中营养物质不断被消耗,部分酵母菌因缺乏营养而死亡,环境的承载能力在逐渐下降.3.某酒厂以大米为主原料,利用酵母菌发酵产生酒精度不低于12.的米酒,其主要工艺流程如下:糖化一发酵一后加工(勾兑,储运),试就生产过程回答下列问题:(1)糖化阶段主要包括蒸煮大米及加入糖化酶等.大米蒸煮的目的是,糖化酶应包括的主要酶类有.(2)发酵阶段主要在5m的发酵罐中进行,主要工艺为:加料(糖化后的米浆)一接种菌种(主要为酵母菌)一通气培养一密封发酵.接种后通气培养的主要目的是此时酵母菌主要以迅速繁殖.密封的目的是.解析:(1)蒸煮可使淀粉等大分子变性,有利于酶的催化:淀粉酶和麦芽糖酶将使淀粉最

13、终分解为葡萄糖为酵母菌所利用;(2)通气培养的主要目的是使酵母菌进行有氧呼吸,以便其迅速繁殖;此时酵母菌主要以出芽生殖方式进行繁殖;密封的目的是造成缺氧环境,有利用于酵母菌发酵产酒.4.日常生活中人们常用酵母发面蒸馒头.某学生于是想验证酵母菌的细胞呼吸方式.并设计了下列对照实验.请你帮助他完成有关内容:(1)实验目的:验证酵母菌的细胞呼吸方式.(2)实验原理:细胞的不同呼吸方式释放的能量多少不同,但每种方式所释放的能量中都有一部分以形式散失,从而导致细胞周围的环境温度.(3)材料用具:酵母菌培养液,质量浓度为0.19mg?ml的葡萄糖溶液,液体石蜡油,蒸馏水,保温瓶,温度计,棉花.(4)实验步

14、骤:将质量浓度为0.19mg?ml的葡萄糖溶液加热后冷却备用.,取3只保温瓶.编号为a,b,c.并将c瓶设计为对照.在3只保温瓶中分别加入等量备用的葡萄糖溶液.a瓶中再加入,b瓶中再加入c瓶中再加入.3个保温瓶中均放人温度计,用棉花轻轻塞上瓶口,并保证保温瓶通气.24h后观察并记录3个保温瓶的温度数据.(5)实验结果预测并解释原因:a瓶温度b瓶温度c瓶温度.因为,因为.因为(6)实验结论是.解析:本题根据酵母菌的呼吸类型设置对照实验,a组进行无氧呼吸,b组进行有氧呼吸,c没有反应.为对照组.然后根据放出热量的多少来作出判断.不管酵母菌进行哪种类型的呼吸,均产生热量,使周围环境温度升高.a瓶中应

15、再加入适量的酵母菌培养液和液体石蜡油;b瓶中加入与a等量的酵母菌培养液;c瓶中再加入与a等量的蒸馏.a瓶温度升高少,原因是酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸.放出的能量少;b瓶温度升高多,原因是酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,释放的能量多;c瓶温度不升高,原因是无酵母菌.没有呼吸作用释放能量.结论是:酵母菌细胞的呼吸方式包括有氧呼吸和无氧呼吸2种.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多.5.利用酵母菌发酵产生酒精时,投放的最适原料和产生酒精的阶段要控制的必要条件是()a.玉米粉和有氧b.大豆粉和有氧c.玉米粉和无氧d.大豆粉和无氧解析:酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型,发酵生产酒精要在无氧的条件下进行,所

16、以控制的条件必须是无氧.酒精是葡糖糖无氧发酵形成的,玉米粉与大豆粉相比较,玉米粉含有丰富的糖类,而大豆则含蛋白质较多.因此玉米粉作原料适于酒精的生产.6.酵母菌无氧呼吸产生atool的co:,人在正常情况下消耗同样的葡萄糖可形成co:()a.amolb.2atoolc.4atoold.3atool解析:根据酵母菌无氧呼吸的反应式可知,产生atool的co:需消耗1/2atool的葡萄糖;人在正常情况下通过有氧呼吸分解葡萄糖,根据有氧呼吸反应式列比例求解,则人消耗1/2amol葡萄糖,可形成co:为1/2ax6=3atool.1o部分适应性练习题此类试题的目的是使学生通过练习能更加深入理解和巩固

17、所学的有关酵母菌知识.1.现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖液,假设每一个酵母菌在相同时间里消耗了等量的葡萄糖.吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积之比为6:7.这是因为有()的酵母菌在进行有氧呼吸.a.1/4b.1/3c.1/2d.2/32.用酵母菌发酵生产饲用蛋白和食用蛋白,产量高,成本低.是解决蛋白质供应不足的有效办法.要得到大量的优质酵母菌体蛋白.必须提供适宜的生长条件.(1)酵母菌是一种(填新陈代谢类型)单细胞真菌,必须在充足的碳源和适量氮源的培养基中才能正常生长.下列适于培养酵母菌的培养基是()a.甲烷加适量氮b.玉米浆c.废糖蜜d.养麦面汤(2)在发酵的过程中要不断地通入无菌,并开动搅拌器

18、,保证菌体的供应,使菌体保持旺盛的繁殖能力.(3)表2为生产过程中的取样记录,但没有时间排序,请根据数据进行排序:表2生产过程中的取样记录取样编号123456酵母菌数/个650680060055008301250ph5.64.85.04.53.853(4)当发酵罐ph达到5.3时,表明菌体的生长菌出现这些现象的原因是()a.减数分裂过程中细胞核分配不均匀b.减数分裂过程中细胞质分配不均匀c.出芽生殖过程中细胞质分配不均匀d.细胞分裂过程中细胞质分配不均匀6.图l表示是酵母菌细胞质,核不均等分裂图.据图回答下列问题:已经进入了._一期,但为了得到高质量的酵母图1酵母菌质,核不均等分裂图菌体蛋白.

19、收获应在期的末端.3.在啤酒生产过程中,发酵是重要环节.生产过程大致如下:将经过灭菌的麦芽汁接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐.初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色泡沫,溶解氧渐渐耗尽.随后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度迅速降低,酒精浓度逐渐上升,泡沫不断增多.当糖浓度下降一定程度后,结束发酵.最后分别输出有形物质和鲜啤酒.根据上述过程.回答以下问题.(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是.(2)初期,酵母菌迅速繁殖的主要方式是一0(3)经测定,酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了酒精和其他发酵产物,则剩余1.5%的糖是用于一一一4.干扰素是治疗癌症的重要物质,人血液中每升只能提取0.05mgf扰素,因而其价格昂贵.但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉,药性一样的干扰素其具体做法是:(1)从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的一一,并使之与一种叫质粒的dna结合,然后移植到酵母菌内,从而让酵母菌来.(2)酵母菌能用:方式繁殖,速度很快,所以能在较短的时间内大量生产利用这种方法不仅产量高,并且成本较低.5.酵母菌为单倍体细胞,其菌落有大,小2种类型,在一定条件下可以进行有性生殖.人们发现.当大菌落中的细胞与小菌落中的细胞融合为二倍体的合子后,合子经过减数分裂形成孢子,再由孢子经过出芽生殖形成菌落.其中98%99%的菌落为大菌落.经